Transformateurs élévateurs et abaisseurs – problèmes et solutions

Transformateurs élévateurs et abaisseurs – problèmes et solutions

1. Un transformateur possède un enroulement primaire et un enroulement secondaire comportant respectivement 500 et 5000 spires. La tension d'entrée est de 220 V. Quelle est la tension de sortie ?

Connu :

Bobine primaire (N _P ) = 500 spires

Bobine secondaire (N _s ) = 5000 spires

Tension primaire (V _P ) = 220 volts

Recherche : Tension secondaire (V _S )

Solution:

V _{_s} / N_{_s} = V_{_p} / N_{_p}

V _s / 5000 = 220 / 500

V _s / 5000 = 0.44

V _s = (0.44)(5000)

V _s = 2200 volts

2. Un transformateur possède un enroulement primaire de 1200 spires et un enroulement secondaire de 1000 spires. Si le courant dans l'enroulement primaire est de 4 ampères, quelle est l'intensité du courant dans l'enroulement secondaire ?

Connu :

Bobine primaire (N _P ) = 1200 spires

Bobine secondaire (N _S ) = 1000 spires

Le courant dans la bobine primaire (I _P ) = 4 ampères

Recherche : Le courant dans la bobine secondaire (I _S )

Solution:

I _S / I _P = N _P / N _S

Le courant dans la bobine secondaire :

I _S /4 = 1200/1000

I _S /4 = 1.2

I _S = 1.2 (4)

I _S = 4.8 ampères

3. La tension secondaire est de 220 volts et la tension primaire de 110 volts. La comparaison entre la bobine secondaire et la bobine primaire est alors la suivante…

Connu :

Tension secondaire (V _S ) = 220 volts

Tension primaire (V _P ) = 110 volts

Recherche : N _S / N _P

Solution:

V _S /V _P = N _S /N _P

220/110 = N _S / N _P

22/11 = N _S / N _P

2/1 = N _S / N _P

12/6 = N _S / N _P

4. D'après la figure ci-dessous, quelle est la tension primaire du transformateur ?

Connu :

Tension secondaire (V _S ) = 24 volts

Boucles primaires (N _P ou N ₁ ) = 11 N

Boucles secondaires (N _{S ou} N ₂ ) = 1 N = N

Recherche : Tension primaire (V _P )

Solution:

V _{_s} / N_{_s} = V_{_p} / N_{_p}

24 / N = V _p / 11 N

24 / 1 = V _p / 11

24 = V _p / 11

V _p = (24)(11)

Vp ₌ 264 volts

5. D'après la figure ci-dessous, quelle est la tension d'entrée du transformateur?

Connu :

Bobine primaire (N ₁ ) = 21 N

Bobine secondaire (N ₂ ) = 3 N

Tension secondaire (V ₂ ) = 20 volts

Recherche : Tension primaire (V ₁ )

Solution:

V₂ / _N₂ = _V₁ / _N₁​

20 / 3 N = V ₁ / 21 N

20 / 1 = V ₁ / 7

20 = V ₁ / 7

V ₁ = (7)(20)

V1 = ₁₄₀ volts

6. Selon la figure ci-dessous, quel est le nombre de boucles secondaires du transformateur ?

Connu :

Tension primaire (V _P ) = 220 volts

Boucles primaires (N _P ) = 200 boucles

Tension secondaire (V _S ) = 1100 volts

Recherche : Boucles secondaires (N _S )

Solution:

V _{_s} / N_{_s} = V_{_p} / N_{_p}

1100 volts / N _s = 220 volts / 200 spires

1100 / N _s = 220 / 200

1100 / N _s = 1.1

N _s = 1100 / 1.1

N _s = 1000 boucles

7. Selon la figure ci-dessous, quel est le nombre de boucles secondaires du transformateur ?

Connu :

Tension primaire (V _P ) = 220 volts

Boucles primaires (N _P ) = 200 boucles

Tension secondaire (V _S ) = 1100 volts

Recherche : Boucles secondaires (N _S )

Solution:

V _{_s} / N_{_s} = V_{_p} / N_{_p}

1100 / N _S = 220 / 200

1100 / N _S = 22 / 20

1100 / N _S = 1.1

N _S = 1100 / 1.1

N _S = 1000

8.

transformateur	Np	Ns	Vp	Vs	Ip	Is
1	1000		120	12	0.4	2
2	80	8	20	2		2.5

Sur la base du tableau ci-dessus, si l'efficacité des deux transformateurs est la même, 50 %, déterminez N _s et I _p.

Solution:

L'équation du rendement d'un transformateur :

Calculer N _s du transformateur 1 :

Calculer le courant _Ip du transformateur 2 :

9.

D'après la figure ci-dessus, laquelle des affirmations suivantes concernant cette figure est correcte ?

A. La figure 1 représente un transformateur élévateur et la figure 2 un transformateur abaisseur

B. La figure 1 représente un transformateur abaisseur et la figure 2 un transformateur élévateur.

C. Les figures 1 et 2 représentent un transformateur abaisseur.

D. Les figures 1 et 2 représentent un transformateur élévateur.

Solution

Le transformateur élévateur sert à augmenter la tension électrique, tandis que le transformateur abaisseur sert à la réduire. Sur la figure 1, la tension primaire est supérieure à la tension secondaire (20 volts > 5 volts) ; il s'agit donc d'un transformateur abaisseur. Sur la figure 2, la tension primaire est inférieure à la tension secondaire (5 volts < 40 volts) ; il s'agit donc d'un transformateur élévateur.

La bonne réponse est b.

10.

Si la bobine primaire comporte 800 spires, déterminez alors la bobine secondaire.

Connu :

Boucles primaires = N _p = 800 boucles

Tension primaire = V _P = 220 volts

Tension secondaire = V _S = 55 volts

Recherche : Boucles secondaires (N _S )

Solution:

V _{_s} / N_{_s} = V_{_p} / N_{_p}

55 / N _s = 220 / 800

55 / N _s = 22 / 80

N _S = (80)(55) / 22

N _S = 4400 / 22

N _S = 200 boucles

11.

L'affirmation correcte concernant les transformateurs P et Q est...

A.P est un transformateur abaisseur car _Is < _Ip

B.P est un transformateur élévateur car _Vp < _Vs

C. Q est un transformateur élévateur car _Vp > _Vs

D. Q est un transformateur élévateur car I _s > I _p

Solution

P est un transformateur élévateur car la tension primaire (V _p = 110 V) < tension secondaire (V _s = 200 V).

Q est un transformateur abaisseur car la tension primaire (V _p = 220 V) > la tension secondaire (V _s = 110 V).

La bonne réponse est b.

1. Quelle est la fonction principale d'un transformateur ?
   • Compagnie de SolutionLa fonction principale d'un transformateur est de modifier la tension d'une source d'alimentation électrique en courant alternatif (CA). Cette modification s'effectue en augmentant (transformateur élévateur) ou en diminuant (transformateur abaisseur) la tension selon les besoins de l'application.
2. En quoi les transformateurs élévateurs et abaisseurs diffèrent-ils dans leur fonctionnement ?
   • Compagnie de SolutionUn transformateur élévateur augmente la tension entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire, tandis qu'un transformateur abaisseur diminue la tension entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire.
3. Quelle est la relation entre le nombre de spires des enroulements primaire et secondaire d'un transformateur et sa transformation de tension ?
   • Compagnie de SolutionLe rapport de transformation de tension est directement proportionnel au nombre de spires. Si l'enroulement secondaire comporte plus de spires que l'enroulement primaire, il s'agit d'un transformateur élévateur, et inversement. La tension dans chaque enroulement est proportionnelle au nombre de spires de cet enroulement.
4. Pourquoi est-il nécessaire d'augmenter la tension pour transporter l'énergie électrique sur de longues distances ?
   • Compagnie de SolutionL'élévation de la tension réduit l'intensité du courant pour une puissance donnée, ce qui diminue les pertes par effet Joule dans les lignes de transport. Une intensité plus faible permet également d'utiliser des câbles plus fins, donc moins chers et plus faciles à gérer.
5. Pourquoi les habitations reçoivent-elles généralement l'électricité à une tension beaucoup plus basse que celle utilisée pour le transport ?
   • Compagnie de SolutionLes tensions élevées, bien qu'efficaces pour le transport de l'électricité, sont dangereuses pour un usage domestique. C'est pourquoi, avant d'arriver dans les habitations, l'électricité est distribuée via des transformateurs abaisseurs afin de réduire la tension à des niveaux plus sûrs pour les appareils électroménagers et électroniques.
6. Y a-t-il une perte d'énergie lors de la transformation de l'électricité d'une tension à une autre dans un transformateur ?
   • Compagnie de SolutionLes transformateurs idéaux ne présenteraient aucune perte d'énergie, mais les transformateurs réels en subissent. Ces pertes sont principalement dues à l'échauffement par effet Joule dans les bobines et aux pertes magnétiques dans le noyau. Cependant, les transformateurs sont généralement très efficaces, souvent avec un rendement supérieur à 90-95 %.
7. Quelle est l'importance du matériau du noyau du transformateur ?
   • Compagnie de SolutionLe matériau du noyau joue un rôle essentiel dans l'efficacité et le fonctionnement du transformateur. Généralement composé de fer ou de ferrite, il contribue à guider le flux magnétique entre les enroulements primaire et secondaire. Les propriétés de ce matériau influent sur le rendement du transformateur, ses pertes magnétiques et sa capacité à supporter le flux sans saturation.
8. Les transformateurs peuvent-ils fonctionner avec du courant continu (CC) ?
   • Compagnie de SolutionNon, les transformateurs nécessitent une variation de flux magnétique pour induire une tension, fournie par le courant alternatif (CA). Avec le courant continu (CC), une fois le courant stabilisé, le flux magnétique reste constant et, par conséquent, aucune tension n'est induite dans l'enroulement secondaire.
9. Pourquoi un transformateur abaisseur pourrait-il être utilisé dans des appareils électroniques comme les chargeurs ?
   • Compagnie de SolutionDe nombreux appareils électroniques fonctionnent à des tensions inférieures à celles du réseau électrique domestique standard. Un transformateur abaisseur intégré à un chargeur ou un adaptateur réduit la tension à un niveau adapté à l'appareil, garantissant ainsi son fonctionnement sûr et efficace.
10. Comment les variations de charge (comme l'utilisation d'un plus ou d'un moins grand nombre d'appareils) affectent-elles la tension de sortie d'un transformateur ?

• Compagnie de SolutionDans un transformateur idéal, les variations de charge n'affecteraient pas la tension de sortie. Cependant, dans les transformateurs réels, en raison des résistances et réactances internes, la tension de sortie peut légèrement diminuer en cas de forte charge et légèrement augmenter en cas de faible charge.